Aufbautechnik für mehrlagige Verdrahtungen

Abstract

 Nach der Erfindung soll eine Aufbautechnik für mehrlagige Ver­drahtungen konzipiert werden, der Erfindung dient zur Aufnahme der Leiterbahnen und Durchkontaktierungen ein licht­empfindlicher Isolierstoff mit einer Dielektrizitätskonstante ε < 3. Eine Trägerplatte wird mit diesem Isolierstoff beschich­tet (1), mit der Struktur von Durchkontaktierungen bzw. Leiterbah­nen belichtet und entwickelt. Darauf folgt eine stromlose Me­tallabscheidung (2) und anschließend eine Galvanikabdeckung (3). Da­raufhin werden die Vertiefungen bei einer galvanischen Abschei­dung (4) von der Bodenfläche ausgehend gefüllt. Nach Entschichten der Galvanikabdeckung, Ätzen der stromlos abgeschiedenen Metall­schicht und Einebnen kann der Verfahrensablauf wiederholt wer­den.
Mehrlagige Mikroverdrahtungen sind das spezielle Anwendungsge­biet.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Aufbautechnik für mehrlagige Ver­drahtungen mit einer Trägerplatte aus einem elektrisch leiten­den Material oder einem Isolierstoff, in der die isolierten, elektrisch leitenden Durchführungen für den Anschluß der Mehr­lagenverdrahtung an die übergeordnete Verdrahtungseinheit ent­halten sind, und auf die die einzelnen Schichten schrittweise aufgebracht werden.

[0002] Die Entwicklung von Hochleistungs-Rechenanlagen und modernen Nachrichtengeräten hat dazu geführt, daß Leiterzüge auf Leiter­platten immer schmaler und die Abstände der Leiterzüge geringer werden. Für schnelle Rechner sind zur elektrischen Verbinding von hochpoligen bipolaren Schaltkreisen mehrlagige Verdrahtun­gen erforderlich, die sowohl eine hohe Leitfähigkeit der Lei­terbahnen als auch eine große Packungsdichte besitzen.

[0003] Für kleinere Packungsdichten und dementsprechend höherer Lagen­zahl sind Herstellverfahren bekannt, die die Technik der Mehr­lagenkeramik (zum Beispiel Spektrum der Wissenschaft, 9/1983, Seite 94 bis 106) betrieben.

[0004] Es ist aber auch bekannt, unter Verwendung von Kunststoff- und Metallfolien mit Feinätztechnik mehrlagige Verdrahtungen in sequentieller Aufbautechnik herzustellen. Wegen der hohen Dielektrizitätskonstante bei der Mehrlagenkeramik und bei der Feinätztechnik vor allem wegen der gröberen Strukturen müssen die einzelnen Bahnen und Schichten weit auseinander angeordnet werden, um ein Nebensprechen zu vermeiden.

[0005] Einen Fortschritt stellt die Aufbautechnik dar, die zum Beispiel in der DE-PS 1 937 508 beschrieben und dargestellt ist. Dieses Verfahren zur Herstellung eines mit elektrischen Leitungsbahnen und/oder elektrischen Durchkontaktierungen versehenen Isolier­stoffträgers erlaubt nur einen Aufbau von der Bauteileseite her. Es ist in der Lagenzahl begrenzt und gestattet nicht die Herstellung isolierter Leiterbahnstücke in beliebigen Schich­ten.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrlagige Ver­drahtung herzustellen, die sowohl eine hohe Leitfähigkeit der Leiterbahnen als auch eine große Packungsdichte besitzt. Außer­dem muß die Nebensprechkopplung trotz eng zusammenliegender Leiterbahnen klein sein. Voraussetzung ist ferner, daß der Auf­bau der Leiterbahnen und Durchkontaktierungen gleichmäßig von der Bodenfläche aus erzwungen wird.

[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kenn­zeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausfüh­rungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ansprüchen angegeben.

[0008] Durch den vorzugsweise lichtempfindlichen Lack mit der niedri­gen Dielektrizitätskonstante ist es nach der Erfindung möglich, eine große Packungsdichte ohne störendes Nebensprechen zu erzie­len. Darüber hinaus ist eine hohe Leitfähigkeit der Leiterbah­nen gewährleistet. Nach der Erfindung erfolgt ferner ein gleich­mäßiges Wachstum des galvanisch aufgebauten Metalls von der Bo­denfläche ausgehend, so daß eine homogene Füllung der vorgege­benen Durchkontaktierungslöcher und Leiterbahngräben erreicht wird. Durch die Metallisierung der Oberfläche (von außen) ist es möglich, auch Leiterbahnstücke zu erzeugen, die keine elek­trische Verbindung mit den Durchkontaktierungen der Trägerplat­te haben. Durch die Metallisierung von außen kann der Aufbau von der sowieso notwendigen Trägerplatte, die im Aufbau ver­bleibt, mit Durchkontaktierungen beginnen. Die Anzahl der Lei­terbahnen ist praktisch nicht begrenzt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin begründet, daß die stromlose Metal­llisierung in einem Zug durchgeführt werden kann, so daß der Ab­lauf einfacher und sicherer wird.

[0009] Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt eines Durchkontaktierungsloches bzw. eines Leiterbahngrabens und

Figur 2 einen perspektivischen Ausschnitt des schichtweisen Aufbaus.

[0010] In der Figur 1 ist mit 1 ein lichtempfindlicher Kunstoff be­zeichnet, der auf einem in dieser Figur nicht dargestellten Trä­ger aufgetragen ist. Mit 2 ist stromlos abgeschiedenes Metall, zum Beispiel Kupfer, gekennzeichnet, über dem sich eine Galvanik­abdeckung 3, zum Beispiel Phenolharz, befindet. Galvanisch auf­gebautes Metall 4 füllt ein Durchkontaktierungsloch oder einen Leiterbahngraben.

[0011] In der Figur 2 sind in einem Träger 5 (Trägerplatte) Durchkon­taktierungen 6 dargestellt. Darüber befindet sich die erste Schicht 7 (Druchkontaktierungsebene) einer Mehrlagenverdrahtung aus lichtempfindlichen Kunststoff, der in der Figur 1 mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist. Diese Schicht enthält Durch­kontaktierungen 8. Darüber befindet sich die zweite Schicht 9 (Leiterbahnebene) der Mehrlagenverdrahtung mit Durchkontaktie­rungslöchen 10 und Leiterbahngräben 11. Über dieser Leiterbahn­ebene wiederholt sich der Aufbau mit der gewünschten Anzahl von Durchkontaktierungsebenen, Leiterbahnebenen und auch Potential­lagen, so weit diese zur Stromversorgung und zur Erzielung eines definierten Wellenwiderstandes erforderlich sind. Den Abschluß bildet eine Deckfläche, die für den Anschluß von IC's geeignet ist. Auf dieser Deckfläche können die Anschlußpads zum Beispiel mit einer Nickel- und Goldauflage metallisiert werden. Als Deck­fläche, eventuell auch schon für die vorletzte Ebene, kann auch ein anderer, lichtempfindlicher Kunststoff, der eine besonders hohe Temperaturfestigkeit besitzt, zum Beispiel eine Lötstopab­deckung, eingesetzt werden. Eine geeignete Lötstopabdeckung ist beispielsweise unter dem Handelsnamen Probimer 52 bekannt.

[0012] Die Trägerplatte aus Metall, Keramik oder Kunststoff bildet die stabile Basis für den mehrlagigen Verdrahtungsaufbau. Sie ent­hält die isolierten, elektrisch leitenden Durchführungen für den Anschluß der Mehrlagenverdrahtung an die übergeordnete Ver­ drahtungseinheit.

[0013] Zunächst wird die Trägerplatte 5 beidseitig mit dem licht­empfindlichen Kunststoff 1 beschichtet, dessen Dielektrizitäts­konstante ε < 3 ist (zum Beispiel lichtempfindlichen Epoxid­ester). Auf der Verdrahtungsseite wird die Kunststoffschicht anschließend mit der Struktur von Durchkontaktierungen bzw. Leiterbahnen belichtet und entwickelt.

[0014] Darauf folgt eine stromlose Metallabscheidung, die das entstan­dene Relief (Höhe zum Beispiel 10 µm) lückenlos mit einer Me­tallschicht überzieht.

[0015] Im weiteren Verfahrensablauf wird die Galvanikabdeckung ent­sprechend der Figur 1 erzeugt. Bei passender Viskosität und richtigem Mengenangebot des Lackes werden beim Auftragen des Lackes mittels Roller-Coater o. ä. die Oberflächen und weit­gehend auch die Flanken der Vertiefungen bedeckt. Damit gewinnt man die günstigste Voraussetzung für den galvanischen Aufbau. Die Vertiefungen werden bei der galvanischen Abscheidung von der Bodenfläche ausgehend gefüllt.

[0016] Abschließend wird die noch an der Oberfläche zugängliche Gal­vanikabdeckung entschichtet und die ebenfalls nur an der Ober­fläche zugängliche, stromlos abgeschiedene Metallschicht durch eine kurze Ätzung entfernt.

[0017] Nach einer Einebnung einen Schleifvorgang können weitere Lagen durch Wiederholung des geschilderten Verfahrensablaufes aufgebaut werden.

[0018] Zusammenfassend wird der Verfahrensablauf stichpunktartig ange­geben:

1. Trägerplatte vorbereiten

2. Beschichtung, beidseitig mittels Tauchziehverfahren. Trockene Schichtdicke zum Beispiel 10 µm.

3. Belichtung

4. Entwicklung

5. Stromlose Metallabscheidung

6. Galvanikabdeckung auftragen

7. Galvanischer Aufbau von Durchkontaktierungen bzw. Leiter­bahnen

8. Galvanikabdeckung entschichten

9. Stromlos abgeschiedene Metallschicht ätzen

10. Einebnen

Nächste Schicht 2, 3, usw.

Ansprüche

1. Aufbautechnik für mehrlagige Verdrahtungen mit einer Träger­platte aus einem elektrisch leitenden Material oder einem Iso­lierstoff, in der die isolierten, elektrisch leitenden Durch­führungen für den Anschluß der Mehrlagenverdrahtung an die über­geordnete Verdrahtungseinheit enthalten sind, und auf die die einzelnen Schichten schrittweise aufgebracht werden, wobei zur Aufnahme von Leiterbahnen und Durchkontaktierungen vorzugsweise ein lichtempfindlicher Isolierstoff, der im Aufbau verbleibt, mit einer Dielektrizitätskonstante ε < 3 verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als licht­empfindlicher Isolierstoff ein Kunststoff, zum Beispiel ein mit Zimtsäure verestertes Epoxidharz, verwendet wird.

2. Aufbautechnik nach Anspruch 1, wobei die Trägerplatte auf der Verdrahtungsseite mit dem lichtempfindlichen Isolierstoff beschichtet wird, der mit der Struktur von Durchkontaktierungen bzw. Leiterbahnen belichtet und entwickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf dieser Fläche eine das ganze Relief überziehende, stromlose Metallabscheidung (2) er­folgt und anschließend eine selbstjustierende Galvanikabdeckung (3) als Voraussetzung für den folgenden galvanischen Aufbau der Leiterbahnen und Durchkontaktierungen erzeugt wird, daß nach dem galvanischen Aufbau die noch an der Oberfläche zugängliche Galvanikabdeckung (3) entschichtet, die stromlos abgeschiedene, noch zugängliche Metallschicht (2) weggeätzt und die so erhal­tene Oberfläche durch einen Schleifvorgang eingeebnet wird, worauf weitere Lagen durch die Wiederholung des Verfahrensab­laufs aufgebaut werden.

3. Aufbautechnik nach Anspruch 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß als Galvanikabdeckung (3) ein Lack, zum Beispiel Phenolharzlack (nicht lichtempfindlich), dient.

4. Aufbautechnik nach Anspruch 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß bei der Galvanikabdeckung (3) der Kanteneffekt ausgenutzt wird, so daß der Lacküberschuß auch die Flanken der Durchkontaktierungslöcher und Leiterbahngräben bedeckt (Figur 1).

5. Aufbautechnik nach Anspruch 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Trägerplatte beidseitig mit dem lichtempfindlichen Isolierstoff beschichtet ist.

6. Aufbautechnik nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß für die Deckfläche, eventuell auch für die vorletzte Ebene, anstelle des im gesamten Aufbau verwendeten Kunststoffes eine Lötstopabdeckung mit besonders hoher Temperaturfestigkeit eingesetzt wird.

Zeichnung